ITTO20130664A1 - REFRIGERANT GAS GROUP - Google Patents

REFRIGERANT GAS GROUP

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ITTO20130664A1
ITTO20130664A1 IT000664A ITTO20130664A ITTO20130664A1 IT TO20130664 A1 ITTO20130664 A1 IT TO20130664A1 IT 000664 A IT000664 A IT 000664A IT TO20130664 A ITTO20130664 A IT TO20130664A IT TO20130664 A1 ITTO20130664 A1 IT TO20130664A1
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IT
Italy
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annular
radially
tubular
collar
annular element
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Application number
IT000664A
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Italian (it)
Inventor
Giovanni Paoli
Original Assignee
T R A Refrigeranti S P A As
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Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: DESCRIPTION of the industrial invention entitled:

“Gruppo refrigerante di gas” "Gas refrigeration unit"

Di: A.S.T.R.A. REFRIGERANTI S.p.A., nazionalità italiana, Via Rana 95 Spinetta Marengo - 15122 Alessandria (AL) By: A.S.T.R.A. REFRIGERANTI S.p.A., Italian nationality, Via Rana 95 Spinetta Marengo - 15122 Alessandria (AL)

5 Inventore designato: PAOLI Giovanni 5 Designated inventor: PAOLI Giovanni

Depositata il: 2 agosto 2013 Filed on: 2 August 2013

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DESCRIZIONE DESCRIPTION

Settore tecnico dell’invenzione Technical sector of the invention

10 La presente invenzione si riferisce ad un gruppo refrigerante di gas, destinato in particolare ma non esclusivamente ad essere incorporato in uno scambiatore a fascio tubiero o in un aero-refrigerante di processo, noto come “gas cooler”. L’invenzione è adatta ad essere 15 applicata, ad esempio, in uno qualsiasi dei seguenti settori tecnici: petrolchimico, recupero energetico, navale, ferroviario, aeronautico, produzione di energia. 10 The present invention refers to a gas refrigeration unit, intended in particular but not exclusively to be incorporated in a shell-and-tube heat exchanger or in a process aero-refrigerant, known as a "gas cooler". The invention is suitable to be 15 applied, for example, in any of the following technical sectors: petrochemical, energy recovery, naval, railway, aeronautics, energy production.

Tecnica nota Known technique

Un gruppo refrigerante di gas di tipo tradizionale 20 comprende una pluralità o fascio di tubi metallici rettilinei, estesi parallelamente a una direzione data, e distanziati l’uno dall’altro in un dato volume. I tubi convogliano al loro interno un liquido refrigerante (o “fluido di servizio”) e sono supportati da un pacco di 25 lamiere metalliche parallele, distanziate l’una dall’altra in piani trasversali, perpendicolari alla direzione dei tubi. Ciascuna lamiera presenta una porzione piana estesa trasversalmente o perpendicolarmente alla direzione dei tubi e forma una pluralità di fori passanti, uno per ciascun tubo. A traditional gas refrigeration unit 20 comprises a plurality or bundle of straight metal pipes, extended parallel to a given direction, and spaced from each other in a given volume. The pipes convey a coolant (or "service fluid") inside and are supported by a pack of 25 parallel metal sheets, spaced from each other in transverse planes, perpendicular to the direction of the pipes. Each sheet has a flat portion extending transversely or perpendicular to the direction of the tubes and forms a plurality of through holes, one for each tube.

5 I fori presentano ciascuno un collare cilindrico anulare che accoglie strettamente un breve tratto della superficie esterna di uno dei tubi. 5 The holes each have an annular cylindrical collar which tightly accommodates a short section of the outer surface of one of the tubes.

Si realizza un flusso incrociato del fluido refrigerante di servizio, che scorre all’interno dei tubi, con una 10 corrente del fluido di processo, ad esempio aria o azoto, che viene fatta passare attorno ai tubi e tra le coppie di lamiere metalliche parallele. Il fluido di processo viene così refrigerato per convezione. Le lamiere metalliche sono provviste di fenditure allo scopo di aumentare la turbolenza 15 del flusso del fluido aeriforme (gas) ed aumentare lo scambio termico. A cross flow of the service refrigerant fluid is created, which flows inside the pipes, with a current of the process fluid, for example air or nitrogen, which is passed around the pipes and between the pairs of parallel metal sheets. The process fluid is thus refrigerated by convection. The metal sheets are provided with slits in order to increase the turbulence 15 of the flow of the aeriform fluid (gas) and to increase the heat exchange.

I collari presentati dai fori hanno lo scopo di aumentare la superficie di scambio termico, per conduzione, tra le piastre di lamiera e i tubi. The collars presented by the holes have the purpose of increasing the heat exchange surface, by conduction, between the sheet metal plates and the pipes.

20 Nelle modalità di impiego sino ad oggi prevalenti si utilizzano tubi metallici dimensionati in modo tale da essere inseriti con un certo gioco radiale attraverso i fori assialmente allineati delle lamiere. Allo scopo di migliorare il contatto tra i tubi e le lamiere, i tubi vengono espansi 25 plasticamente, facendo passare forzatamente al loro interno un utensile formatore a forma di ogiva, il quale dilata radialmente i tubi per portare le loro superfici esterne a contatto con le cavità dei collari. Questo metodo comporta costi di lavorazione elevati e non dà certezze che il 5 contatto tra i tubi e i collari sia continuo lungo tutta la circonferenza interna dei collari. L’espansione radiale dei tubi metallici è difficile da controllare con precisione e da verificare a dilatazione avvenuta. 20 In the prevailing methods of use up to now, metal pipes are used that are sized in such a way as to be inserted with a certain radial play through the axially aligned holes of the sheets. In order to improve the contact between the tubes and the sheets, the tubes are expanded 25 plastically, by forcibly passing inside them an ogive-shaped forming tool, which radially expands the tubes to bring their external surfaces into contact with the cavity of collars. This method involves high processing costs and does not give certainty that the contact between the tubes and the collars is continuous along the entire internal circumference of the collars. The radial expansion of metal pipes is difficult to accurately control and to verify after expansion has taken place.

La pubblicazione brevettuale EP 0339 206 A1 descrive un 10 gruppo refrigerante di gas avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione 1. Altri gruppi refrigeranti di gas sono resi noti dalle pubblicazioni brevettuali US 2007/023177 A1 e US 2006/260792 A1. Patent publication EP 0339 206 A1 discloses a gas refrigeration unit 10 having the characteristics set forth in the preamble of claim 1. Other gas refrigeration units are disclosed by US 2007/023177 A1 and US 2006/260792 A1 patent publications.

Sintesi dell’invenzione Summary of the invention

15 La presente invenzione si prefigge lo scopo di assicurare continuità di contatto tra i collari delle lamiere e i condotti tubolari atti a convogliare il fluido refrigerante al loro interno, affrontando anche il problema di ridurre i costi di produzione. 15 The present invention has the purpose of ensuring continuity of contact between the collars of the sheets and the tubular ducts suitable for conveying the refrigerant fluid inside them, also addressing the problem of reducing production costs.

20 Questo ed altri scopi e vantaggi, che saranno chiariti meglio in seguito, sono raggiunti secondo l'invenzione da un gruppo refrigerante di gas come definito nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferenziali dell'invenzione sono enunciate nelle rivendicazioni dipendenti. In sintesi, 25 l’invenzione propone un gruppo refrigerante di gas che include un pacco di lamiere metalliche e un fascio di condotti tubolari. Ciascun condotto tubolare è formato dall’accoppiamento meccanico di una pluralità di elementi anulari modulari di materiale plastico. Ciascun elemento 5 anulare è bloccato su un collare cilindrico presentato da uno dei fori di una delle lamiere metalliche e presenta una sporgenza tubolare mediante la quale l’elemento anulare è connesso meccanicamente ad un elemento anulare adiacente. 20 This and other objects and advantages, which will be further clarified hereinafter, are achieved according to the invention by a gas refrigerating unit as defined in claim 1. Preferred embodiments of the invention are set out in the dependent claims. In summary, 25 the invention proposes a gas refrigeration unit that includes a pack of metal sheets and a bundle of tubular ducts. Each tubular duct is formed by the mechanical coupling of a plurality of modular annular elements of plastic material. Each annular element 5 is locked on a cylindrical collar presented by one of the holes in one of the metal sheets and has a tubular protrusion by which the annular element is mechanically connected to an adjacent annular element.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

10 Verranno ora descritte alcune forme di attuazione preferite ma non limitative di un gruppo refrigerante di gas secondo la presente invenzione; si fa riferimento ai disegni allegati, in cui: 10 Some preferred but not limiting embodiments of a gas refrigerating unit according to the present invention will now be described; reference is made to the attached drawings, in which:

la figura 1 è una vista prospettica schematica e parziale di 15 un gruppo refrigerante di gas; Figure 1 is a schematic and partial perspective view of 15 a gas refrigeration unit;

la figura 2 è una vista schematica in sezione assiale di un condotto tubolare con lamiere metalliche appartenenti ad un gruppo refrigerante di gas secondo una forma di realizzazione della presente invenzione; Figure 2 is a schematic view in axial section of a tubular duct with metal sheets belonging to a gas refrigerating unit according to an embodiment of the present invention;

20 la figura 3 è una vista parziale, in scala ingrandita, di un dettaglio della figura 2; 20 Figure 3 is a partial view, on an enlarged scale, of a detail of Figure 2;

la figura 4 è una vista schematica, in sezione assiale, di un elemento anulare atto a formare un tratto del condotto tubolare in figura 2 e di una porzione di lamiera 25 associata a tale elemento; Figure 4 is a schematic view, in axial section, of an annular element adapted to form a portion of the tubular duct in Figure 2 and of a plate portion 25 associated with this element;

la figura 5 è una vista schematica, in sezione assiale, di un elemento anulare secondo un’altra forma di realizzazione della presente invenzione, con associata una porzione di lamiera; Figure 5 is a schematic view, in axial section, of an annular element according to another embodiment of the present invention, with an associated portion of sheet metal;

5 la figura 6 è una vista schematica, in sezione assiale, di un condotto tubolare formato da elementi del tipo illustrato nella figura 5; 5 figure 6 is a schematic view, in axial section, of a tubular duct formed by elements of the type illustrated in figure 5;

le figure da 7 a 11 sono viste, simili alla figura 2, di ulteriori forme di realizzazione di condotti tubolari 10 secondo la presente invenzione; e Figures 7 to 11 are views, similar to Figure 2, of further embodiments of tubular ducts 10 according to the present invention; And

la figura 12 è una vista prospettica schematica di parte di una lamiera secondo una ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione. Figure 12 is a schematic perspective view of part of a sheet according to a further embodiment of the invention.

A scopo esplicativo, in alcuni disegni non tutte le 15 proporzioni sono state rispettate. For explanatory purposes, in some drawings not all 15 proportions have been respected.

Descrizione dettagliata dell’invenzione Detailed description of the invention

Facendo inizialmente riferimento alla figura 1, un gruppo refrigerante di gas, indicato nel suo insieme con 10, comprende un fascio di condotti tubolari rettilinei 20 20 accolti e sostenuti da un pacco di lamiere metalliche o piastre di lamiera metallica 30. Secondo una configurazione nota, i condotti 20 sono estesi parallelamente a una data direzione x, e sono distanziati l’uno dall’altro in un dato volume per convogliare al loro interno un liquido 25 refrigerante, ad esempio acqua. Le lamiere metalliche 30 sono distanziate in piani (yz) trasversali o perpendicolari alla direzione x, qui denominata direzione assiale. In tutta la presente descrizione e nelle rivendicazioni, i termini e le espressioni indicanti posizioni ed orientamenti, quali 5 “assiale”, “longitudinale” ”radiale” o “trasversale” vanno riferiti all’asse x. Referring initially to Figure 1, a gas refrigeration unit, indicated as a whole with 10, comprises a bundle of straight tubular ducts 20 20 received and supported by a pack of metal sheets or metal sheet plates 30. According to a known configuration, the ducts 20 extend parallel to a given direction x, and are spaced from each other in a given volume to convey a cooling liquid 25, for example water, inside them. The metal sheets 30 are spaced in planes (yz) transverse or perpendicular to the x direction, here called the axial direction. Throughout this description and in the claims, the terms and expressions indicating positions and orientations, such as 5 "axial", "longitudinal" "radial" or "transverse" must refer to the x axis.

La configurazione generale di un gruppo rappresentato schematicamente nella figura 1 è da ritenersi complessivamente nota. Di conseguenza, nel seguito della 10 presente descrizione verranno descritti in modo particolareggiato i soli elementi di specifico rilievo ed interesse ai fini dell'attuazione della presente invenzione. Per la realizzazione delle parti e degli elementi non illustrati in dettaglio si può quindi far riferimento ad un 15 gruppo refrigerante di tipo noto. In particolare, le lamiere metalliche 30 possono essere lamiere di tipo tradizionale. The general configuration of a group shown schematically in Figure 1 is to be considered as generally known. Consequently, in the following of the present description, only the elements of specific importance and interest for the purposes of carrying out the present invention will be described in detail. For the realization of the parts and elements not illustrated in detail, reference can therefore be made to a refrigerating unit 15 of a known type. In particular, the metal sheets 30 can be traditional type sheets.

Ciascuna lamiera metallica presenta una pluralità di fori passanti 31, uno per ciascun condotto 20. Nell’esempio della figura 1, i fori 31 sono circolari. In altre forme di 20 realizzazione, i fori possono assumere forma diversa da quella circolare (come illustrato in figura 12, di cui una descrizione più particolareggiata è fornita più avanti), ad esempio ovale o ellittica o allungata. Le lamiere metalliche formano, attorno ai fori 31, porzioni di piastra piane 32, 25 estese trasversalmente rispetto alla direzione assiale o longitudinale x. Ciascun foro 31 presenta, in modo di per sé noto, un collare anulare 33 esteso assialmente, atto a contattare con continuità circonferenziale un tratto di una superficie esterna di uno dei condotti 10. Each metal sheet has a plurality of through holes 31, one for each duct 20. In the example of Figure 1, the holes 31 are circular. In other embodiments 20, the holes can assume a shape other than circular (as illustrated in Figure 12, of which a more detailed description is provided below), for example oval or elliptical or elongated. The metal sheets form, around the holes 31, flat plate portions 32, 25 extending transversely with respect to the axial or longitudinal direction x. Each hole 31 has, in a per se known manner, an annular collar 33 extending axially, able to contact with circumferential continuity a portion of an external surface of one of the ducts 10.

5 Convenientemente, le lamiere metalliche 30 formano una moltitudine di fenditure passanti 34 distribuite tra i fori 31 allo scopo di aumentare la turbolenza del flusso di un fluido aeriforme di processo (ad esempio aria o azoto) che viene fatto fluire attorno ai condotti 20, secondo uno schema 10 di flussi incrociati. Il fluido refrigerante di servizio, che scorre all’interno dei condotti 20, produce una refrigerazione per convezione del fluido di processo che è fatto passare attorno ai condotti 20 e tra le lamiere metalliche parallele, secondo una direzione di flusso 15 perpendicolare alla direzione x (ad esempio, secondo la direzione z). Le fenditure 34, o altre aperture di forma diversa, sono utili per aumentare lo scambio termico tra i due fluidi, ma non sono essenziali per l’applicazione della presente invenzione. 5 Conveniently, the metal sheets 30 form a multitude of through slits 34 distributed between the holes 31 in order to increase the turbulence of the flow of a process gaseous fluid (for example air or nitrogen) which is made to flow around the ducts 20, according to a cross-flow scheme 10. The service refrigerant fluid, which flows inside the ducts 20, produces a convection refrigeration of the process fluid which is made to pass around the ducts 20 and between the parallel metal sheets, according to a flow direction 15 perpendicular to the x direction ( for example, according to the z direction). The slits 34, or other openings of different shapes, are useful for increasing the heat exchange between the two fluids, but are not essential for the application of the present invention.

20 Ciascun condotto tubolare 20 comprende una pluralità di elementi anulari 21 modulari (figure 2 e 3), di materiale plastico, allineati consecutivamente in una direzione assiale e accoppiati meccanicamente in sequenza l’uno con l’altro. 20 Each tubular duct 20 comprises a plurality of modular annular elements 21 (Figures 2 and 3), of plastic material, consecutively aligned in an axial direction and mechanically coupled in sequence with each other.

In una forma di realizzazione preferita, illustrata 25 nelle figure 2 e 3, gli elementi anulari 21 sono bloccati meccanicamente ai collari delle lamiere metalliche 30. In tale forma di realizzazione, ciascun elemento anulare 21 forma una tasca anulare 23 periferica, ed una sporgenza tubolare di connessione 24, radialmente interna rispetto alla 5 tasca anulare 23 e assialmente sfalsata rispetto ad essa. La tasca anulare 23 presenta una prima superficie di attestamento 23a, collocata al fondo della tasca, rivolta in una prima direzione assiale, verso destra con riferimento all’esempio della figura 3. In a preferred embodiment, illustrated 25 in Figures 2 and 3, the annular elements 21 are mechanically locked to the collars of the metal sheets 30. In this embodiment, each annular element 21 forms a peripheral annular pocket 23, and a tubular protrusion connection 24, radially internal with respect to the 5 annular pocket 23 and axially offset with respect to it. The annular pocket 23 has a first abutting surface 23a, located at the bottom of the pocket, facing in a first axial direction, towards the right with reference to the example of Figure 3.

10 La tasca anulare 23 è delimitata da un bordo 25 radialmente più esterno ed esteso assialmente, da un tratto anulare 26 esteso assialmente, e da una parete 28 radiale o trasversale, che collega il bordo esterno 25 al tratto anulare 26. La parete 28 presenta una seconda superficie di 15 attestamento 28a, rivolta in una seconda direzione assiale, verso sinistra nell’esempio della figura 3, opposta alla prima direzione assiale nella quale è affacciata la prima superficie di attestamento 23a (al fondo della tasca 23). Il tratto anulare 26 presenta una sede 26a sostanzialmente 20 cilindrica (figure 2, 3 e 4) o debolmente troncoconica (figure 5 e 6) radialmente interna. 10 The annular pocket 23 is delimited by a radially outermost and axially extending edge 25, by an axially extending annular section 26, and by a radial or transverse wall 28, which connects the external edge 25 to the annular section 26. The wall 28 has a second abutment surface 15 28a, facing in a second axial direction, towards the left in the example of Figure 3, opposite to the first axial direction in which the first abutment surface 23a faces (at the bottom of the pocket 23). The annular portion 26 has a substantially cylindrical (Figures 2, 3 and 4) or slightly frusto-conical (Figures 5 and 6) seat 26a which is radially internal.

La sporgenza tubolare di connessione 24 presenta una cavità cilindrica 24a radialmente interna, atta a comporre un tratto del condotto per il convogliamento del fluido 25 refrigerante, e una superficie radialmente esterna 24b sostanzialmente cilindrica (figure 2, 3 e 4) o, preferibilmente, debolmente troncoconica e rastremata verso la seconda direzione assiale (figure 5 e 6). Allo scopo di migliorare la tenuta, la superficie radialmente esterna 24b 5 di ciascun elemento anulare 21 è inserita con interferenza radiale nella sede 26a del tratto anulare 26 di un elemento anulare 21 consecutivamente adiacente. The tubular connection protrusion 24 has a cylindrical cavity 24a radially internal, suitable to compose a section of the duct for conveying the refrigerant fluid 25, and a radially external surface 24b which is substantially cylindrical (Figures 2, 3 and 4) or, preferably, weakly truncated cone and tapered towards the second axial direction (figures 5 and 6). In order to improve sealing, the radially outer surface 24b 5 of each annular element 21 is inserted with radial interference into the seat 26a of the annular portion 26 of a consecutively adjacent annular element 21.

Nell’esempio di realizzazione illustrato nelle figure 2 e 3, preferibilmente ciascun elemento anulare presenta un 10 gradino anulare radialmente interno 27a che raccorda la cavità interna 24a con la sede 26a, ed un gradino anulare radialmente esterno 27b che unisce la superficie radialmente esterna 24b della sporgenza tubolare di connessione 24 con una superficie 26b radialmente esterna del tratto anulare 26. In the embodiment illustrated in Figures 2 and 3, each annular element preferably has a radially inner annular step 27a which connects the inner cavity 24a with the seat 26a, and a radially outer annular step 27b which joins the radially outer surface 24b of the connecting tubular projection 24 with a radially external surface 26b of the annular portion 26.

15 Opzionalmente, il tratto anulare 26 può presentare, nella porzione contigua alla parete di attestamento 28a, un imbocco 26c atto a facilitare l’inserimento ed il reciproco posizionamento tra la sede 26a e la sporgenza tubolare di connessione 24 dell’elemento anulare 21 adiacente. 15 Optionally, the annular section 26 may have, in the portion contiguous to the abutment wall 28a, an opening 26c designed to facilitate the insertion and mutual positioning between the seat 26a and the tubular connection protrusion 24 of the adjacent annular element 21.

20 La superficie 26b è sostanzialmente cilindrica o troncoconica. Ciascun collare 33 può essere vantaggiosamente montato con interferenza radiale sulla superficie radialmente esterna 26b del tratto anulare 26, stabilendo così un contatto circonferenzialmente continuo a 360° tra la lamiera 25 metallica e il condotto tubolare 20. 20 The surface 26b is substantially cylindrical or frusto-conical. Each collar 33 can be advantageously mounted with radial interference on the radially external surface 26b of the annular portion 26, thus establishing a circumferentially continuous 360 ° contact between the metal sheet 25 and the tubular duct 20.

In una forma di realizzazione, la superfice radialmente esterna 24b della sporgenza tubolare 24 ha una lunghezza assiale uguale alla lunghezza assiale della superficie radialmente esterna 26b del tratto anulare 26. Nella 5 condizione assemblata, l’estremità libera della porzione di connessione 24 è in battuta contro il gradino anulare interno 27a, mentre una parte (radialmente interna) della superficie di attestamento 28a della parete 28 si attesta contro il gradino anulare radialmente esterno 27b. Grazie a tale 10 configurazione non vi sono spazi vuoti o interruzioni tra le cavità interne 24a degli elementi anulari 21 consecutivi, per cui le cavità interne 24a formano insieme un condotto continuo e liscio. In one embodiment, the radially outer surface 24b of the tubular projection 24 has an axial length equal to the axial length of the radially outer surface 26b of the annular portion 26. In the 5 assembled condition, the free end of the connecting portion 24 abuts against the inner annular step 27a, while a (radially inner) part of the abutment surface 28a of the wall 28 abuts against the radially outer annular step 27b. Thanks to this configuration, there are no empty spaces or interruptions between the internal cavities 24a of the consecutive annular elements 21, so that the internal cavities 24a together form a continuous and smooth duct.

Secondo una forma di attuazione preferita, a ciascuna 15 lamiera metallica 30 vengono dapprima accoppiati gli elementi anulari 21 sui collari 33. Si ottengono così una serie di unità 22 comprendenti ciascuna una lamiera provvista di una pluralità di elementi anulari 21. Una di tali unità 22 è illustrata nella figura 4. According to a preferred embodiment, annular elements 21 are first coupled to each 15 metal sheet 30 on the collars 33. A series of units 22 are thus obtained, each comprising a sheet metal provided with a plurality of annular elements 21. One of these units 22 is shown in Figure 4.

20 La figura 5 mostra un’ulteriore forma di realizzazione degli elementi anulari 21, in cui sia il tratto anulare 26, che la sporgenza tubolare di connessione 24 presentano profili rastremati in luogo dei profili cilindrici o scanalati dell’elemento 21 raffigurato in figura 4. 20 Figure 5 shows a further embodiment of the annular elements 21, in which both the annular section 26 and the tubular connection projection 24 have tapered profiles in place of the cylindrical or grooved profiles of the element 21 depicted in figure 4.

25 Ciascun elemento anulare 21 è accoppiato meccanicamente facendo penetrare il collare anulare nella tasca anulare 23. L’estremità libera 33a del collare può attestarsi contro il fondo 23a della tasca 23, mentre il collare 33 contatta con continuità il tratto anulare 26 dell’elemento anulare 22. 25 Each annular element 21 is mechanically coupled by making the annular collar penetrate into the annular pocket 23. The free end 33a of the collar can abut against the bottom 23a of the pocket 23, while the collar 33 continuously contacts the annular portion 26 of the annular element 22.

5 Vantaggiosamente, il collare 33 e il tratto anulare 26 sono fabbricati in modo tale che il collare è accoppiato in modo forzato con interferenza radiale contro la superficie radialmente esterna 26b del tratto anulare 26. A tale scopo, la superficie radialmente esterna 26b e/o il collare 33 10 possono essere estesi secondo superfici assiali cilindriche o coniche. 5 Advantageously, the collar 33 and the annular portion 26 are manufactured in such a way that the collar is forcedly coupled with radial interference against the radially outer surface 26b of the annular portion 26. For this purpose, the radially outer surface 26b and / or the collar 33 10 can be extended according to cylindrical or conical axial surfaces.

Poi, più unità 22, come quelle illustrate nelle figure 4 e 5, possono essere consecutivamente accoppiate le une con le altre, inserendo le porzioni di connessione 24 nelle sedi 26a 15 dei tratti anulari di elementi anulari consecutivamente adiacenti. Si realizzano così una pluralità di condotti continui, formati dall’accostamento delle cavità interne 24a di elementi anulari 21 consecutivi (figure 2 e 6). Then, several units 22, such as those illustrated in Figures 4 and 5, can be consecutively coupled with each other, by inserting the connecting portions 24 in the seats 26a 15 of the annular portions of consecutively adjacent annular elements. A plurality of continuous ducts are thus created, formed by the juxtaposition of the internal cavities 24a of consecutive annular elements 21 (Figures 2 and 6).

Secondo la forma di realizzazione illustrata nelle 20 figure 2 e 3, nella condizione assemblata, le superfici di attestamento 28a delle pareti 28 sono attestate contro le porzioni piane 32 delle lamiere 30, mentre le estremità libere dei collari 33 sono attestate contro le superfici di fondo 23a delle tasche 23. In questa configurazione sono 25 impediti movimenti relativi tra il condotto 20 e le lamiere 30. According to the embodiment illustrated in 20 Figures 2 and 3, in the assembled condition, the abutting surfaces 28a of the walls 28 abut against the flat portions 32 of the sheets 30, while the free ends of the collars 33 abut against the bottom surfaces 23a of the pockets 23. In this configuration 25 relative movements between the duct 20 and the sheets 30 are prevented.

Quali materiali plastici idonei per gli elementi anulari 21, sono indicati sia un polimero generico, sia il PBT polibutilentereftalato, ad esempio Pocan B1505 e Pibiter TQ 5 8.5. L’indicazione di questi materiali non è da considerarsi limitativa. As plastic materials suitable for the annular elements 21, both a generic polymer and PBT polybutylene terephthalate are indicated, for example Pocan B1505 and Pibiter TQ 5 8.5. The indication of these materials is not to be considered as limiting.

Le pareti degli elementi anulari 21 possono avere spessore variabile, in funzione delle esigenze. Risultati sperimentali promettenti sono stati ottenuti con spessori 10 dell’ordine di 1 mm circa per il tratto anulare 26 e la porzione di connessione 24. The walls of the annular elements 21 can have a variable thickness, according to requirements. Promising experimental results were obtained with thicknesses 10 of the order of about 1 mm for the annular section 26 and the connection portion 24.

In una forma di realizzazione alternativa, illustrata in figura 7, la sede 26a del tratto anulare 26 e la superficie radialmente esterna 24b della sporgenza tubolare di 15 connessione 24 non sono poste a contatto lungo le loro intere lunghezze, creando pertanto una sottile intercapedine anulare tra due elementi 21 adiacenti. In an alternative embodiment, illustrated in Figure 7, the seat 26a of the annular section 26 and the radially external surface 24b of the tubular projection of 15 connection 24 are not placed in contact along their entire lengths, thus creating a thin annular gap between two adjacent elements 21.

Secondo una forma di realizzazione alternativa, illustrata nella figura 8, il bordo esterno 25 può essere 20 assialmente sfalsato rispetto al tratto anulare 26, in modo da lasciare scoperta la superficie radialmente esterna 26b del tratto anulare 26. In tale variante, il collare 33 viene montato forzatamente sulla superficie 26b di un elemento anulare 21, e l’estremità libera del collare rimane 25 trattenuta in una tasca 23 individuata dal bordo esterno 25 dell’elemento anulare 21 adiacente. According to an alternative embodiment, illustrated in Figure 8, the outer edge 25 can be 20 axially offset with respect to the annular portion 26, so as to leave the radially outer surface 26b of the annular portion 26 uncovered. In this variant, the collar 33 is forcibly mounted on the surface 26b of an annular element 21, and the free end of the collar remains 25 retained in a pocket 23 identified by the outer edge 25 of the adjacent annular element 21.

Risultati ottimali in termini di tenuta al fluido e di rapidità di assemblaggio sono stati ottenuti con elementi anulari modulari 21 bloccati in modo meccanico ai collari 5 delle lamiere 30, come illustrato nelle figure 2, 3, 6. Optimal results in terms of fluid tightness and rapidity of assembly have been obtained with modular annular elements 21 mechanically locked to the collars 5 of the sheets 30, as illustrated in Figures 2, 3, 6.

Le figure 9, 10 e 11 mostrano ulteriori forme di realizzazione alternative nelle quali un contatto circonferenzialmente continuo tra i collari 33 e il relativo condotto tubolare 20 è realizzato sovrastampando gli elementi 10 anulari 21 ai collari 33 delle lamiere metalliche 30. Nella figura 9, sono stati formati fori 35 nelle lamiere 30 in prossimità del collare anulare 33, sul quale è sovrastampato il tratto anulare 26 dell’elemento anulare 21. Secondo la forma di realizzazione della figura 10, il collare 33 è 15 interamente annegato nel tratto anulare 26, insieme ad una parte della porzione di piastra piana 32 attorno al collare 33. Nella forma di realizzazione illustrata nella figura 11, le porzioni di connessione 24 presentano rilievi 24c, ad esempio rilievi anulari o bugne, che si possono impegnare a 20 scatto in corrispondenti incavi anulari o recessi bombati 24d formati nella superficie esterna 26b del tratto anulare 26. Rilevi e incavi di questo tipo possono essere previsti anche in tutte le altre forme di realizzazione dell’elemento anulare 21. Figures 9, 10 and 11 show further alternative embodiments in which a circumferentially continuous contact between the collars 33 and the related tubular duct 20 is achieved by overmoulding the annular elements 10 21 to the collars 33 of the metal sheets 30. In Figure 9, they are holes 35 have been formed in the sheets 30 in proximity to the annular collar 33, on which the annular portion 26 of the annular element 21 is overmolded. According to the embodiment of Figure 10, the collar 33 is 15 entirely embedded in the annular portion 26, together to a part of the flat plate portion 32 around the collar 33. In the embodiment illustrated in Figure 11, the connecting portions 24 have projections 24c, for example annular projections or bosses, which can be snapped 20 into corresponding annular recesses or convex recesses 24d formed in the outer surface 26b of the annular section 26. Reliefs and recesses of this type can also be provided h and in all other embodiments of the annular element 21.

25 Le lamiere metalliche formano, attorno ai fori 31, porzioni di piastra piane 32, estese trasversalmente rispetto alla direzione assiale o longitudinale x. Ciascun foro 31 presenta, in modo di per sé noto, un collare anulare 33 esteso assialmente, atto a contattare con continuità 5 circonferenziale un tratto di una superficie esterna di uno dei condotti 20. 25 The metal sheets form, around the holes 31, flat plate portions 32, extending transversely with respect to the axial or longitudinal direction x. Each hole 31 has, in a per se known way, an annular collar 33 extending axially, able to contact with circumferential continuity 5 a portion of an external surface of one of the ducts 20.

La figura 12 illustra una porzione di piastra piana 32 compresa in una lamiera metallica 30, secondo un’ulteriore forma di realizzazione dei fori passanti 31. A differenza 10 delle forme di realizzazione illustrate nelle figure precedenti, il contorno dei fori 31 e dei relativi collari aggettanti 33 non è circolare, ma presenta una forma sostanzialmente ellittica. Questa forma consente, a parità di area del foro 31, di massimizzare la superficie di scambio 15 termico tra i flussi della corrente gassosa e del fluido di servizio, in particolare lungo una direzione perpendicolare all’asse maggiore del contorno ellittico del foro 31. Figure 12 illustrates a portion of a flat plate 32 included in a metal sheet 30, according to a further embodiment of the through holes 31. Unlike 10 of the embodiments illustrated in the previous figures, the outline of the holes 31 and of the relative collars projecting 33 is not circular, but has a substantially elliptical shape. This shape allows, with the same area of the hole 31, to maximize the heat exchange surface 15 between the flows of the gaseous stream and the service fluid, in particular along a direction perpendicular to the major axis of the elliptical contour of the hole 31.

La configurazione illustrata in figura 12 non deve ritenersi preclusiva rispetto a forme diverse del foro 31 che 20 contribuiscono a conseguire la massimizzazione della superficie di scambio termico tra i flussi della corrente gassosa e del fluido di servizio lungo una direzione preferenziale. The configuration illustrated in Figure 12 must not be considered preclusive with respect to different shapes of the hole 31 which 20 contribute to achieving the maximization of the heat exchange surface between the flows of the gaseous stream and of the service fluid along a preferential direction.

Come si potrà apprezzare, l’assemblaggio di un gruppo 25 refrigerante di gas può essere fatto evitando i macchinari tradizionalmente utilizzati per la dilatazione dei tubi metallici. L’accoppiamento tra collari ed elementi anulari, fabbricati con un grado di precisione dimensionale certificato, può garantire la precisione di accoppiamento 5 desiderata. Di conseguenza non vi sono discontinuità lungo l’interfaccia tra la superficie interna del collare e la superficie esterna del condotto. As it will be appreciated, the assembly of a gas refrigerant group 25 can be done by avoiding the machinery traditionally used for the expansion of metal pipes. The coupling between collars and annular elements, manufactured with a certified degree of dimensional accuracy, can guarantee the desired coupling accuracy 5. Consequently, there are no discontinuities along the interface between the internal surface of the collar and the external surface of the duct.

L’invenzione permette di costruire refrigeranti di gas aventi condotti tubolari aventi sezioni trasversali di forma 10 diversa da quella circolare. È noto che la tecnologia tradizionale che prevede la dilatazione di tubi metallici è legata alla formazione di condotti a sezione trasversale circolare. Siccome la presente invenzione evita la tradizionale fase di dilatazione radiale di tubi metallici, è 15 possibile predisporre lamiere metalliche con fori di forma diversa da quella circolare, in particolare di forma ovale o ellittica o allungata, come ad esempio illustrato nella figura 9. Un condotto di sezione trasversale allungata in una direzione concorde con quella del flusso dal fluido di 20 processo permette di aumentare l’efficienza dello scambiatore di calore. The invention allows the construction of gas refrigerants having tubular ducts having cross sections of a shape 10 different from the circular one. It is known that the traditional technology which provides for the expansion of metal pipes is linked to the formation of ducts with a circular cross-section. Since the present invention avoids the traditional step of radial expansion of metal pipes, it is possible to prepare metal sheets with holes of a shape other than circular, in particular oval or elliptical or elongated, as illustrated for example in figure 9. A duct of elongated cross-section in a direction concordant with that of the flow from the process fluid allows to increase the efficiency of the heat exchanger.

Nonostante un condotto in materiale polimerico abbia una conducibilità termica minore rispetto a quella di un tubo metallico, lo scambio termico prodotto dalle superfici delle 25 lamiere investite dal flusso gassoso è molto maggiore rispetto allo scambio termico che si verifica all’interfaccia tra i tubi e le lamiere metalliche. Pertanto, la minore conduzione di calore dovuta ai condotti in plastica può essere compensata aumentando leggermente il numero delle 5 lamiere metalliche o modificando la forma della sezione trasversale dei tubi/anelli, non più necessariamente circolare. In questo modo, il rendimento termico complessivo di uno scambiatore realizzato con condotti tubolari costituiti dall’unione di elementi anulari modulari in 10 materiale plastico secondo la presente invenzione sarà in teoria paragonabile a quello di uno scambiatore tradizionale a tubi metallici. Nella pratica, la continuità di contatto tra collari e condotti tubolari assicurerà uno scambio termico più efficiente. Although a duct made of polymeric material has a lower thermal conductivity than that of a metal pipe, the heat exchange produced by the surfaces of the 25 sheets hit by the gaseous flow is much greater than the heat exchange that occurs at the interface between the pipes and the metal sheets. Therefore, the lower heat conduction due to the plastic ducts can be compensated by slightly increasing the number of 5 metal sheets or by changing the shape of the cross-section of the pipes / rings, which is no longer necessarily circular. In this way, the overall thermal efficiency of an exchanger made with tubular ducts consisting of the union of modular annular elements in plastic material according to the present invention will in theory be comparable to that of a traditional metal tube exchanger. In practice, the continuity of contact between collars and tubular ducts will ensure a more efficient heat exchange.

15 Sono stati descritti diversi aspetti e forme di realizzazione del gruppo refrigerante di gas. Si intende che ciascuna forma di realizzazione può essere combinata con qualsiasi altra forma di realizzazione. L’invenzione, inoltre, non è limitata alle forme di realizzazione 20 descritte, ma potrà essere variata entro l’ambito definito dalle rivendicazioni annesse. 15 Various aspects and embodiments of the gas refrigeration unit have been described. It is understood that each embodiment can be combined with any other embodiment. Furthermore, the invention is not limited to the embodiments 20 described, but may be varied within the scope defined by the attached claims.

Claims (1)

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo (10) refrigerante di gas, comprendente: una pluralità di condotti tubolari (20) rettilinei estesi parallelamente a una direzione (x) data, distanziati 5 l’uno dall’altro e atti a convogliare al loro interno un liquido refrigerante; un pacco di lamiere metalliche (30) parallele giacenti distanziate in piani (yz) perpendicolari a detta direzione data (x), dove ciascuna lamiera (30) presenta, per ciascun 10 condotto tubolare (20), un rispettivo foro (31) passante con un collare (33), detto collare (33) estendendosi assialmente e contattando un tratto di una superficie esterna del condotto; caratterizzato dal fatto che ciascun condotto tubolare (20) 15 comprende una pluralità di elementi anulari (21) modulari di materiale plastico, dove ciascun elemento anulare (21) blocca un collare cilindrico (33) e presenta una sporgenza tubolare (24) di connessione ad un elemento anulare (21) adiacente. 20 2. Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascun elemento anulare (21) forma un tratto anulare (26) esteso assialmente e contattante il collare (33), dove il tratto anulare (26) presenta una sede (26a) radialmente 25 interna sostanzialmente cilindrica o debolmente troncoconica, e che la sporgenza tubolare (24) di connessione è assialmente sfalsata e radialmente interna rispetto al tratto anulare (26), dove la sporgenza tubolare (24) forma 5 una cavità cilindrica radialmente interna (24a) e assialmente passante, che compone un tratto del condotto (20), e una superficie radialmente esterna (24b), sostanzialmente cilindrica o debolmente troncoconica, inserita con interferenza radiale in una sede (26a) di un 10 tratto anulare (26) di un elemento anulare (21) adiacente. 3. Gruppo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che ciascun elemento anulare (21) forma un tratto anulare (26) esteso assialmente, e che ciascun collare (33) è 15 montato con interferenza radiale su una superficie radialmente esterna (26b) sostanzialmente cilindrica o troncoconica del tratto anulare (26). 4. Gruppo secondo una qualunque delle rivendicazioni 20 precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascun elemento anulare (21) forma una tasca anulare (23) periferica che presenta una prima superficie di attestamento (23a) situata al fondo della tasca e aperta verso una prima direzione assiale, 25 un bordo (25) radialmente più esterno ed esteso assialmente, che delimita radialmente dall’esterno la tasca anulare (23), un tratto anulare (26) esteso assialmente, che delimita radialmente dall’interno la tasca anulare (23), e 5 una parete (28) radiale, che collega il bordo esterno (25) al tratto anulare (26), dove la parete (28) presenta una seconda superficie di attestamento (28a), rivolta verso una seconda direzione assiale opposta alla prima direzione assiale, e che 10 un’estremità libera del collare (33) è attestata contro la prima superficie di attestamento (23a) nella tasca anulare (23), mentre una porzione piana (32) della lamiera (30) è attestata contro una seconda superficie di attestamento (28a) di una parete radiale (28) di un elemento anulare (21) 15 adiacente. 5. Gruppo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i tratti anulari (26) sono sovrastampati sui collari (33) delle lamiere (30). 20 6. Gruppo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzato dal fatto che ciascun elemento anulare (21) presenta un gradino anulare radialmente interno (27a) che 25 raccorda la cavità interna (24a) con la sede (26a), ed un gradino anulare radialmente esterno (27b) che unisce la superficie radialmente esterna (24b) della sporgenza tubolare di connessione (24) con una superficie (26b) radialmente esterna del tratto anulare (26), e che 5 la superfice radialmente esterna (24b) della sporgenza tubolare (24) ha una lunghezza assiale uguale alla lunghezza assiale della superficie radialmente esterna (26b) del tratto anulare (26), per cui un’estremità libera della sporgenza tubolare di 10 connessione (24) di un primo elemento anulare (21) è in battuta contro il gradino anulare interno (27a) di un secondo elemento anulare (21) adiacente al primo, mentre una superficie radiale di attestamento (28a) del secondo elemento anulare (21) è attestata contro il gradino anulare 15 radialmente esterno (27b) del primo elemento anulare (21). 7. Gruppo secondo la rivendicazione 1, in cui il foro passante (31) ed il relativo collare (33) presentano contorni estesi prevalentemente lungo una direzione privilegiata.CLAIMS 1. Gas refrigerant group (10), comprising: a plurality of straight tubular ducts (20) extended parallel to a given direction (x), spaced 5 from each other and designed to convey a coolant liquid inside them; a pack of parallel metal sheets (30) lying spaced apart in planes (yz) perpendicular to said given direction (x), where each sheet (30) has, for each 10 tubular duct (20), a respective hole (31) passing through a collar (33), said collar (33) extending axially and contacting a portion of an external surface of the duct; characterized in that each tubular duct (20) 15 comprises a plurality of modular annular elements (21) of plastic material, where each annular element (21) blocks a cylindrical collar (33) and has a tubular protrusion (24) for connection to an adjacent annular element (21). 20 2. Assembly according to claim 1, characterized in that each annular element (21) forms an annular portion (26) extending axially and contacting the collar (33), where the annular portion (26) has a radially internal seat (26a) 25 which is substantially cylindrical or slightly frustoconical, and which the connecting tubular projection (24) is axially offset and radially internal with respect to the annular portion (26), where the tubular projection (24) forms 5 a cylindrical cavity radially internal (24a) and axially passing, which composes a portion of the duct (20), and a radially external surface (24b), substantially cylindrical or slightly frustoconical, inserted with radial interference in a seat (26a) of a 10 annular portion (26) of an adjacent annular element (21). 3. Assembly according to claim 2, characterized in that each annular element (21) forms an annular portion (26) extending axially, and that each collar (33) is 15 mounted with radial interference on a radially external surface (26b) substantially cylindrical or truncated cone of the annular portion (26). 4. Assembly according to any one of the preceding claims 20, characterized in that each annular element (21) forms a peripheral annular pocket (23) which has a first abutting surface (23a) located at the bottom of the pocket and open towards a first axial direction, 25 an edge (25) radially outermost and axially extended, which radially delimits the annular pocket (23) from the outside, an annular section (26) extended axially, which radially delimits the annular pocket (23) from the inside, and 5 a radial wall (28), which connects the outer edge (25) to the annular portion (26), where the wall (28) has a second abutment surface (28a), facing a second axial direction opposite to the first axial direction , is that 10 a free end of the collar (33) abuts against the first abutment surface (23a) in the annular pocket (23), while a flat portion (32) of the plate (30) abuts against a second abutment surface (28a ) of a radial wall (28) of an adjacent annular element (21) 15. 5. Assembly according to claim 2, characterized in that the annular portions (26) are overprinted on the collars (33) of the sheets (30). 20 6. Assembly according to any one of claims 2 to 5, characterized in that each annular element (21) has a radially internal annular step (27a) which 25 connects the internal cavity (24a) with the seat (26a), and a radially outer annular step (27b) which joins the radially outer surface (24b) of the tubular connecting projection (24) with a radially outer surface (26b) of the annular portion (26), and which 5 the radially outer surface (24b) of the tubular projection (24) has an axial length equal to the axial length of the radially outer surface (26b) of the annular portion (26), whereby a free end of the tubular protrusion of 10 connection (24) of a first annular element (21) abuts against the inner annular step (27a) of a second annular element (21) adjacent to the first, while a radial surface abutment (28a) of the second annular element (21) is abutting against the radially external annular step 15 (27b) of the first annular element (21). 7. Assembly according to claim 1, in which the through hole (31) and the relative collar (33) have outlines extending mainly along a privileged direction.
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